— Objavljeno 15/09/2006 / Matematičko-fizički list 1/225 (2006. – 2007.).
U sklopu ovogodišnje ljetne škole mladih fizičara, održane od 18. do 24. lipnja u Labinu, bio je organiziran odlazak u Višnjan gdje je poznati hrvatski astronom Korado Korlević za sudionike škole održao posebno predavanje o asteroidima. Datum ovog izleta poklopio se s ljetnim solsticijem kad u Višnjanu započinje već tradicionalni Astrofest − festival astronomije, vina i glazbe. Učesnici škole tako su imali priliku prisustvovati predavanju na otvorenom o solsticiju te pogledati novu zvjezdarnicu u Tićanu pored koje je izrađena kamena replika prethistorijskog Sunčevog opservatorija.
Pogrešna slika Sunčeva sustava
Sunčev sustav obično zamišljamo kao sustav od devet planeta koji u jednoj ravnini kruže oko Sunca. Takva je slika zapravo previše pojednostavljena. Čitav Sunčev sustav ispunjen je milijardama malih tijela: od zrnaca prašine preko meteorida do asteroida i kometa.
Asteroidi su tijela manja od 1000 km koja se poput malih planeta gibaju oko Sunca. Petnaestak ih ima u promjeru više od 250 km [2]. Što su im linearne dimenzije manje to ih ima više. Većina asteroida nalazi se u asteroidnom pojasu između Marsa i Jupitera gdje pravilo Titiusa i Bodea predviđa planet. Zbog snažnog Jupiterovog gravitacijskog djelovanja taj se planet nije nikad ni formirao. U brojnim međusobnim sudarima dio asteroida biva izbačen iz asteroidnog pojasa te se samostalno giba oko Sunca presjecajući staze planeta. Izvan asteroidnog pojasa nalazi se danas tek par postotaka od ukupnog broja asteroida jer su planeti s vremenom "počistili" područja svojih staza. Neke asteroide planeti su gravitacijski zarobili pa su postali njihovi sateliti (kao u slučaju Marsovih satelita Dejmosa i Fobosa). Asteroidi su općenito nepravilna oblika i okreću se oko svojih osi. Veći asteroidi mogu čak imati vlastite satelite.
Devedesetih godina dvadesetog stoljeća otkriven je Kuiperov pojas, područje ogromnog broja malih tijela koje se proteže od 35 aj do čak 1000 aj. Jedno od najvećih tijela na početku Kuiperovog pojasa je Pluton koji je otkriven 1930. godine i tada proglašen devetim planetom. Zbog vrlo izdužene staze i značajnog otklona orbite od ekliptike, Plutonov status planeta za neke je astronome upitan od početka. Danas sve više astronoma drži da Sunčev sustav ima osam planeta (Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter, Saturn, Uran i Neptun), a Plutona smatra predvodnikom KBO. U tom kontekstu jasno je da ni kontroverzni objekt “2003 UB 313” nije deseti planet.
Nedavna otkrića sve većeg broja velikih objekata Kuiperovog pojasa koja se uklapaju u staru (danas više neprimjerenu) definiciju planeta, dovela su na kraju do redefiniranja pojma planet. Novu definiciju planeta izgasat će 2500 astronoma u Pragu od 14. do 25. kolovoza 2006. na 26. generalnoj skupštini Međunarodne astronomske unije. U vrijeme pisanja članka konferencija je bila u tijeku, ali definicija još nije bila izglasana. Prevlada li konzervativna opcija broj "planeta" mogao bi se popeti s 9 na 12 te nastaviti rasti. Nova definicija izvedena iz fundamentalnih principa (i oslobođena sentimentalnosti prema Plutonu) mogla bi biti: Planet je krajnji proizvod akrecijskog diska oko primarne zvijezde ili protozvijezde [9].
Kometi su složena mala tijela koja se oko Sunca gibaju po jako izduženim putanjama. Svojstva njihovih staza (posebice linearni ekscentricitet) pokazuju da velika većina kometa pripada Sunčevu sustavu. S obzirom da putanje graniče s parabolama, oblak kometa (tzv. Oortov oblak) je ogroman − tisuću puta veći od Plutonove orbite − i sadrži više milijardi kometa.
Prema najnovijim procjenama, temeljenim na zasjenjenju X-zračenja iz dalekih izvora, Sunčev sustav sadrži čak bilijardu (1015) tijela veličine između 10 i 100 m [8].
Mase kometa, prema realističnim procjenama, kreću se u rasponu od jedne tone do 1016 kg (kao Marsov satelit Fobos). Za razliku od asteroida, koji su čvrste gromade kamena i metala, građa kometa je zamršena. Tipični komet sastoji se od jezgre, kome i repa ("zvijezda repatica"). Jezgra je čvrsta, veličine od 1 do 10 km. Zbog istjecanja tvari formira se koma, veličine 50 km do 100 000 km, te rep čija duljina može doseći čak 10 milijuna kilometara.
Meteoridi su ostaci (razmrvljeni manji komadi − od zrnaca prašine do par metara u promjeru) koji potječu od asteroida ili kometa, a gibaju se u blizini Zemljine staze. I dok asteroidi i kometi (srećom!) iznimno rijetko pogađaju Zemlju, meteoridi često upadaju u Zemljinu atmosferu postajući tako meteori i meteoriti.
Nebesko kamenje
Meteor („nebeska krijesnica“ ili „zvijezda padalica“) je širi naziv za svemirsko tijelo koje prolazi kroz atmosferu, uključujući i popratnu pojavu. Tijela manja od 10 cm (mase manje od nekoliko kilograma) ne stižu do površine Zemlje nego potpuno sagore. To se događa u vrlo visokim slojevima atmosfere, na visinama od 70 do 130 km. Prosječni je meteor veličine milimetra i mase nekoliko miligrama. Tijela koja stignu do tla zovemo meteoriti.
Meteoriti su su stoljećima predstavljali nedokučivu tajnu i bili su nazivani “nebeskim kamenjem” [2]. Danas se zna da većinu meteorita čine odlomci asteroida koji su se kretali unutar Marsove orbite. Prije nego su pali na tlo meteoriti su dugo lutali međuplanetarnim prostorom − kameni meteoriti do 50 milijuna godina, a željezni čak do dvije milijarde godina.
Meteoriti mogu biti različitih veličina, od povećeg kamena pa do gromada od čak 10 km u promjeru. Većina ih padne u oceane, no pokoji pogodi i gusto naseljena područja.
Udari meteorita ostavili su brojne kratere na Mjesecu, Merkuru, Marsu i brojnim drugim tijelima Sunčeva sustava. Zemljini “ožiljci” nisu tako vidljivi (premda naravno postoje) jer geološka i atmosferska aktivnost neprestano obnavljaju površinu planeta.
Učestalost padanja na Zemlju, na našu sreću, naglo opada s veličinom meteorita − približno eksponencijalno. Ekstremni primjeri sudara su poznati događaji:
− Tunguska katastrofa 1908. godine;
− Isčeznuće dinosaura i drugih vrsta prije 65 milijuna godina;
− Nastanak Mjeseca (?!) prije 4 milijarde godina.
Dnevno na Zemlju padne u prosjeku oko 10 tona meteorita.
Osim meteorita (većeg kamenja koje padne na tlo) i meteora (manjih čestica koje sagore u atmosferi) na Zemljinu površinu neprekidno padaju i mikrometeoriti. To su čestice manje od 10 μm koje su premale da bi se jako zagrijale i sagorjele prolaskom kroz atmosferu. Umjesto toga, one sliježu na Zemljinu površinu u ukupnom dnevnom iznosu od čak 10 000 tona na dan.
Svemirska straža
U svom romanu Sastanak s Ramom [4], objavljenom prvi puta 1973. godine, klasik znanstvenofantastične književnosti Arthur Clarke zamislio je između ostalog projekt Svemirske straže (engl. Spaceguard). Dvadeset je godina kasnije Clarke istu ideju razradio u romanu Božji čekić. Roman je izvorno objavljen 1993. godine, a 2002. godine izašao je i hrvatski prijevod [5].
Konačno, tri godine nakon Božjeg čekića, 1996. osnovana je međunarodna organizacija Spaceguard Foundation čiji je osnovni cilj otkrivanje objekata NEO − potencijalno opasnih objekata bliskih Zemlji (danas ih je poznato oko 500). Dio Svemirske straže čine i astronomi iz Višnjana.
Mada se ime Spaceguard vezuje uz Arthura Clarkea, ljudska svijest o opasnosti od kozmičkih objekata počela se razvijati puno ranije − od 1770. godine kad je komet Lexell prošao blizu Zemlje. 1898. godine otkriven je 433 Eros, prvi asteroid koji se približava Zemlji. Sustavno pretraživanje objekata NEO započeli su još 1973. godine Helin and Shoemaker.
Ključan događaj u razvoju opće svijesti od opasnosti bliskih asteroida i kometa svakako je bio spektakularan sudar kometa Shoemaker Levy 9 s Jupiterom u srpnju 1994. godine. Na kraju, kao što se Spaceguard inspirirao znanstvenofantastičnom književnošću, tako se nedavo i književnost ponovno inspirirala lovcima na asteroide. I to onim domaćim, Istarskima. Preporučam Vam duhoviti roman Dejana Šorka Ja i Kalisto [6].
Zaključak
Zanimanje za mala tijela Sunčeva sustava izuzetno se povećalo zadnjih desetak godina. Razlog nije samo potencijalo spašavanje svijeta od katastrofalnog sudara. Porast znanja o malim tijelima značajno je unaprijedilo naše razumijevanje nastanka i razvoja Sunčeva sustava. Asteroidi su postali zanimljivi i kao budući bogati rudnici vrijednih sirovina za gradnju velikih svemirskih letjelica u Zemljinoj ili Mjesečevoj orbiti.
Proučavanjem Halleyeva kometa 1986. godine otkriveno je da njegova jezgra sadrži ugljik, vodik, kisik i dušik u gotovo istom omjeru u kojem se oni nalaze i na Zemlji [3]. To znači da su kometi, čija je učestalost sudara s mladom Zemljom bila puno veća nego što je danas, u principu mogli donijeti sjeme života. Takve ideje (nazvane panspermija) koje opovrgavaju kemijsku evoluciju na Zemlji sada više ne izgledaju besmislene kao u doba kad ih je predložio jedan od najvećih astronoma 20. stoljeća Fred Hoyle.
Mali dio kometa Oortova oblaka ima ekscentricitet jedan (ili nešto veći od jedan). Putanje tih kometa su otvorene (parabole ili hiperbole) i oni mogu napustiti Sunčev sustav te prijeći u sustav susjedne zvijezde. Moguće je također da su takvi kometi stigli iz susjednog zvjezdanog sustava. Dakle, elementi koji grade organske spojeve mogu se prenositi od zvijezde do zvijezde.
Posebno je zanimljivo da su zadnjih godina u međuzvjezdanom prostoru otkrivene i složene organske molekule (među kojima i jedna od 20 aminokiselina − glicin). Kao što u spomenutom Clarkeovom romanu u Sunčev sustav ulazi izvanzemaljski svemirski brod Rama (kojega otkriva Svemirska straža), tako u Hoyleovom romanu Crni oblak [6] u naš Sunčev sustav ulazi inteligentni, međuzvjezdani oblak. To je još jedan SF klasik kojega iskreno preporučujem jer potiče maštu i zanimanje za astronomiju te znanost općenito.
Reference
[1] C. R. Chapman, The hazard of near−Earth asteriod impacts on earth, Earth and Planetary Science Letters 222 (2004) 1-15
[2] Vladis Vujnović, Astronomija, Školska knjiga, 2005. 189-218 (Mala tijela Sunčeva sustava)
[3] R. Burnham, A. Dyer & J. Kanipe, Astronomija, Dušević & Kršovnik, 2003. 118-169 (Naš Sunčev sustav)
[4] Arthur C. Clarke, Rendezvous With Rama, Gollancz, 2006.
[5] Arthur C. Clarke, Božji čekić, Izvori, 2002.
[6] Fred Hoyle, Crni oblak, Naprijed, 1964.
[7] Dejan Šorak, Ja i Kalisto, Algoritam, 2002.
[8] Chang, H. K. et al. Nature 442 (2006) 660−663
[9] Steven Soter, What is a planet?, Astronomical Journal 132 (2006) 2513-2519